本发明公开了一种磷酸钴纳米材料及其制备方法和应用。该磷酸盐的化学通式为Co3(OH)2(HPO4)2，表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的辅助制备尺寸为0.5‑1μm的纳米材料。本发明采用表面活性剂辅助水热法，制备方法简单、易操作、成本低廉、环境友好，整个反应过程不需要特殊设备，利于工业化生产，最终得到的产物质量较高。本方法制备的磷酸盐纳米材料可同时实现材料导电性高，活性位点多，电催化活性高等优点。本发明制备的材料是一种具有广泛商业化应用前景的理想析氧反应电催化材料。

本发明的目的就是为了合成高产量、高品质的磷酸钴纳米材料从而解决现有催化剂存在的电流密度低、过电位高、稳定性差等问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种磷酸盐纳米材料的制备方法，其特征在于，采用表面活性剂辅助水热法，将钴源、表面活性剂和水混合，混合均匀后加入磷源水溶液形成的初始凝胶混合物，转移至内衬为聚四氟乙烯的不锈钢自压釜中晶化得到。

优选地，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。分子量选择12～150KDa中的任一种。

优选地，所述初始凝胶混合物中，钴源、表面活性剂、水和磷源的质量比为0.5～2.5：0.5～5：6：0.85，其中磷源水溶液的浓度为0.86mol/L。

优选地，晶化温度为180～220℃，晶化时间6～12小时。

优选地，将钴源、表面活性剂和水混合，至少搅拌1小时，达到混合均匀的状态。加入磷源溶液后，至少搅拌2小时。

优选地，所述的钴源选自硝酸钴、乙酸钴、氯化钴、溴化钴中的至少一种。

优选地，所述的磷源任选磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、次亚磷酸、亚磷酸、磷酸中的至少一种。

根据本申请的又一方面，由上述任一方法所制备的晶体材料。

根据本申请的又一方面，提供所述电解水析氧反应的应用方法，将材料滴覆在玻碳电极表面，室温晾干。采用三电极体系用线性扫描伏安法进行测试，电解液为1M KOH。

由于全球对可持续能源的需求增长，电化学水分解产生氢气和氧气引起了很大关注。水分解反应由两个半反应组成：析氢反应(HER)和析氧反应(OER)。然而由于析氧半反应需要经历复杂的四电子转移过程，动力学过程更为缓慢，一直是限制水裂解过程效率的主要因素。

到目前为止，含铂、钌和铱贵金属元素的化合物具有良好的催化析氧反应效果。然而，由于这些贵金属在地球上的储量少，价格相对昂贵，不适合大规模生产并应用于实际生产中。因此设计合成高效的非贵金属析氧反应催化剂，对于水裂解反应在实际中的应用具有非常重要的意义。随着近年来的研究发展，过渡金属磷酸盐在析氧反应催化方面的研究受到了广泛的重视。

二维材料在电子传输或者热传递时被限制在一个平面内，这一独特的物理特性使其受到了广泛的关注。当二维材料作为电催化剂时，由于其高的比表面积与更多的活性暴露位点可促进电解质中的电荷和质量传递，从而有利于催化活性的进一步提升。与大尺寸的块材相比，纳米材料具有更快质量传输和电子转移和更多暴露出的催化活性表面等优点。在此通过表面活性剂辅助水热法，制备出堆叠的二维层状磷酸钴纳米材料。

江南大学（Jiangnan University），坐落于无锡市，是中华人民共和国教育部直属高校，国家“双一流”建设高校， “211工程”、“985工程优势学科创新平台”重点建设高校，入选国家“111计划”、卓越农林人才教育培养计划、卓越工程师教育培养计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家级新工科研究与实践项目，是高水平行业特色大学优质资源共享联盟成员、“一带一路”高校食品教育科技联盟成员、中国政府奖学金来华留学生接收院校、国家大学生文化素质教育基地、首批高等学校科技成果转化和技术转移基地。

本发明能产生的有益效果至少包括：

(1)本申请提供了一种表面活性剂辅助制备磷酸盐纳米材料的方法，制备的磷酸盐纳米材料具体尺寸小，比表面积大的优点。

(2)本申请提供了一种表面活性剂辅助制备磷酸盐纳米材料的方法，操作简单，成本低廉，反应条件温和。

(3)本申请提供的这种磷酸盐纳米材料在氢氧化钾的碱性溶液中具有优异的催化电化学析氧反应效果，能够有效地提高电化学裂解水的效率。1M KOH溶液中，扫速为5mV/s时，在过电位2.9V下，电流密度可达到10mA/cm2。

(4)与含钌元素和铱元素的贵金属催化剂相比，本发明原料廉价易得，资源丰富，催化性能稳定，可适合商业化生产。

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